Устройство для задания граничных условий

 

("I 482765

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву —(22) Заявлено 13.02.74 (21) 1999931/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.08.75. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 21.07.76 (51) М. Кл. G 06g 7/48

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.333(088.8) (72) Авторы изобретения

А. П. Арсеньева и М. М. Вайнер (7I ) Заявитель

Ленинградское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектноизыскательского и научно-исследовательского института

«Гидропроект» им. С. Я. Жука (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ д Т д Т дТ дх ду ) Р д(1

Изобретение относится к аналоговым вычислительным машинам, в частности к сеточным электроинтеграторам, и предназначено для задания переменных во времени граничных условий третьего рода дТ р) (т, () — т„р))= —;., где а — коэффициент теплообмена с внешней средой;

Т, — температура внешней среды; т „— температура на поверхности исследуемого объекта; и — внешняя нормаль к контуру; л. — коэффициент теплопроводности, при решении третьей краевой задачи для уравнения теплопроводности где С р — коэффициент теплоемкости.

Известны устройства для задания граничных условий третьего рода двух типов.

Устройства первого типа основаны на методе электронного моделирования и содержат типовые решающие блоки аналоговых вычислительных машин общего назначения. Они требуют применения на каждую граничную точку большого объема оборудования.

Устройства второго типа, содержащие

RC-сетку, функциональные преобразователи, 2 блоки задания температуры внешней среды и коэффициента теплообмена, основаны на применении цифро-управляемых сопротивлений, посредством которых моделируется изменение

5 во времени коэффициента теплообмена n(t). В этих устройствах большой диапазон изменения коэффициента а|г) при решении уравнения теплопроводности приводит к необходимости увеличения числа разрядных сопротивлений, а

l0 следовательно, и числа ключей для их коммутации, что существенно усложняет устройство.

Кроме того, увеличение числа ключей вызывает нарастание погрешности, обусловленной неидеальностью электронных ключей, приме15 нение же механических устройств не удовлетворяет требованию быстродействия. Использование специальных схем для компенсации погрешности еще больше усложняет устройство.

20 Предложенное устройство отличается тем, что, с целью упрощения, оно содержит преобразователь частоты в проводимость, преобразователь напряжения в частоту и формирователь управляющих импульсов, выход которого

25 подключен к управляющему входу преобразователя частоты в проводимость, а вход — к выходу преобразователя напряжения в частоту. Вход преобразователя напряжения в частоту соединен с выходом блока задания коЗ0 эффициента теплообмена, выход блока зада482765 пия температуры внешней среды через преобразователь частоты г, проводимость — с Входом RC-сетки.

На чертеже показана блок-схема устрой1 ства.

Устройство содержит RC-сетку 1 (изображен узел сетки, прилежащий к границе области), преобразователь 2 частоты в проводимость, образованный конденсаторами 3,4 и ключами 5 — 8, блок 9 задания температуры внешней среды, формирователь 10 управляющих импульсов, преобразователь 11 напряжения в частоту и блок 12 задания коэффициента теплообмена.

Устройство работает следующим образом.

При двухтактной рабоге преобразователя частоты в проводимость среднее за период коммутации значение тока, протекающего через преобразователь, равно

1 — 2C1 (U, — Uo), где / — частота коммутации; с — емкость конденсатора преобразователя;

U, — напряжение, соответствующее температуре внешней среды, формируемое блоком задания температуры внешней среды;

Uz — напряжение в прилежащей к границе узловой точке RC-сетки, моделирующее температуру в центре соответствующего элементарного объема области.

Отсюда величина проводимости между выходом блока 9 задания температуры внешней среды и прилежащей к границе узловой точко" RC-сетки равна

6=2Ct .

Требуемая зависимость величины этой проводимости от времени формируется в виде напряжения блоком 12 задания коэффициента теплообмена н затем с помощью преобразователя 11 напряжения в частоту и формирователя !О импульсов преобразуется в управляю. н нс нмпу,гьсы 000tâåtñ ã квцсй часгогы, ностунаю1цие на входы ключей 5 — -8. 11ри этом частота коммутации, а следовательно, и величина проводимости изменяются по требуемому закону.

Выбор минимальной частоты определяется допустимой величиной погрешности и зависит ог формы и скорости изменения коммутируе10 мых напряжений. Оценка погрешности и выбор частоты могут быть проведены известными методами, например, с помощью обобщенного показателя нарастания и спада сигнала.

На каждую граничную точку требуется

$5 лишь один конденсаторный преобразователь астоты B 0110BQ>rIIltocTb — устройство достаточно ярос гое, что и определяет простоту предлагаемого устройства в целом. В процессе работы устройства в любой момент време20 пп параллельно узловому конденсатору подключен один из конденсаторов преобразователя, Это обстоятельство учитывается при установке значения емкости узлового конденсатора, которое должно быть уменьшено на соот25 ветствующую величину.

Предмет изобретения

Устройство для задания граничных условий, содержащее RC-сетку, блок задания темЗ0 пературы внешней среды и блок задания коэффициента теплообмена, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит преобразователь частоты в проводимость, преобразователь напряжения в частоту з5 и формирователь управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя частоты в проводимость, а вход — к выходу преобразователя напряжения в частоту, вход которого соединен

40 с выходом блока задания коэффициента теплообмена, причем выход блока задания температуры внешней среды через преобразователь частоты в проводимость соединен с вход о и R С- сетки.

Редактор И. Грузова

Составитель Е. Тимохина

Техред 3. Тараненко

Корректор Г. Хмелева

Заказ 1613 Изд. № 1743 Ти))агк 679 Полписнос

ЦНИИПИ Государственного комитета Сове а Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская няб.. д. 4/5

МОТ, Загорский филиал